(57)【要約】  繊維束（Ｃ）に樹脂（Ｐ）を含浸させた線状のフィラメント（Ｆ）を連続して吐出可能な３次元プリンティング装置（１）であって、上記フィラメント（Ｆ）の全体の撚り量あるいは上記繊維束（Ｃ）の撚り量を変更可能な撚り手段（６）を備える。
2018151074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維束に樹脂を含浸させた線状のフィラメントを連続して吐出可能な３次元プリンティング装置であって、
前記フィラメントの全体の撚り量あるいは前記繊維束の撚り量を変更可能な撚り手段を備える３次元プリンティング装置。
【請求項２】
前記繊維束に前記樹脂を含浸させる含浸手段と、
前記含浸手段から前記フィラメントを引き出す引出手段と、
前記引出手段にて引き出された前記フィラメントを被吐出対象物に押し付ける押付手段と
を備える請求項１記載の３次元プリンティング装置。
【請求項３】
前記撚り手段は、前記含浸手段に供給される前の前記繊維束を撚る繊維束撚り機構である請求項２記載の３次元プリンティング装置。
【請求項４】
前記繊維束撚り機構は、前記含浸手段に供給される繊維束が巻回された繊維束用ボビンを回動させることにより前記繊維束を撚る請求項３記載の３次元プリンティング装置。
【請求項５】
前記撚り手段は、前記含浸手段から排出された前記フィラメントの全体を撚るフィラメント撚り機構である請求項２記載の３次元プリンティング装置。
【請求項６】
前記押付手段は、ヒータが内蔵されたローラである請求項２〜５のいずれか一項に記載の３次元プリンティング装置。
【請求項７】
前記撚り手段は、作成対象となる立体構造物の設計形状に基づいて、前記設計形状のうち曲率が大きい部位に対しては前記撚り量が大きくなるように調節し、前記設計形状のうち曲率が小さい部位に対しては前記撚り量が小さくなるように調節する請求項１〜５のいずれか一項に記載の３次元プリンティング装置。
【請求項８】
前記撚り手段は、作成対象となる立体構造物の設計形状に基づいて、前記設計形状のうち曲率が大きい部位に対しては前記撚り量が大きくなるように調節し、前記設計形状のうち曲率が小さい部位に対しては前記撚り量が小さくなるように調節する請求項６に記載の３次元プリンティング装置。
【請求項９】
前記撚り手段は、曲面状の部位を形成する場合に、前記繊維束の繊維本数が多いほど撚り量が大きくなるように調節する請求項１〜５のいずれか一項に記載の３次元プリンティング装置。
【請求項１０】
前記撚り手段は、曲面状の部位を形成する場合に、前記繊維束の繊維本数が多いほど撚り量が大きくなるように調節する請求項６に記載の３次元プリンティング装置。
【請求項１１】
前記撚り手段は、曲面状の部位を形成する場合に、前記繊維束の繊維本数が多いほど撚り量が大きくなるように調節する請求項７に記載の３次元プリンティング装置。
【請求項１２】
前記撚り手段は、曲面状の部位を形成する場合に、前記繊維束の繊維本数が多いほど撚り量が大きくなるように調節する請求項８に記載の３次元プリンティング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元プリンティング装置に関する。
本願は、２０１７年２月１５日に、日本に出願された特願２０１７−０２５７４５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、熱溶解により樹脂フィラメントを溶融させ、溶融した樹脂フィラメントを積層することにより立体構造物を成形する３Ｄプリンタ（３次元プリンティング装置）が記載されている。このような３Ｄプリンタにおいて、樹脂を炭素繊維やガラス繊維などの繊維に含浸させたフィラメントを用いることにより、成形される立体構造物の強度を増加させることが考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１６−５０１１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、繊維に樹脂を含浸させたフィラメントを用いる３次元プリンティング装置では、湾曲部分等を成形するために、連続するフィラメントをプラットホーム等の上で湾曲するように吐出する場合がある。フィラメントを湾曲するように配置していくと、徐々にフィラメントに捻じれが生じ、フィラメント内部の繊維も捩ることになる。このようにフィラメント内部の繊維が捻じれると、繊維の復元力によりフィラメントが意図せず変形し、設計通りの形状の立体構造物を作製できない可能性がある。【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、繊維に樹脂を含浸させたフィラメントを用いる３次元プリンティング装置において、繊維の捩れによるフィラメントの変形を抑制し、設計通りの立体構造物を作製可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、第１の態様として、繊維束に樹脂を含浸させた線状のフィラメントを連続して吐出可能な３次元プリンティング装置であって、上記フィラメントの全体の撚り量あるいは上記繊維束の撚り量を変更可能な撚り手段を備える。【０００７】
第２の態様として、上記繊維側に上記樹脂を含浸させる含浸手段と、上記含浸手段から上記フィラメントを引き出す引出手段と、上記引出手段にて引き出された上記フィラメントを被吐出対象物に押し付ける押付手段と備える。【０００８】
第３の態様として、上記撚り手段は、上記含浸手段に供給される前の上記繊維束を撚る繊維束撚り機構である。【０００９】
第４の態様として、上記繊維束撚り機構は、上記含浸手段に供給される繊維束が巻回された繊維束用ボビンを回動させることにより上記繊維束を撚る。【００１０】
第５の態様として、上記撚り手段は、上記含浸手段から排出された上記フィラメントの全体を撚るフィラメント撚り機構である。【００１１】
第６の態様として、上記押付手段は、ヒータが内蔵されたローラである。【００１２】
第７の態様として、上記撚り手段は、作成対象となる立体構造物の設計形状に基づいて、上記設計形状のうち曲率が大きい部位に対しては上記撚り量が大きくなるように調節し、上記設計形状のうち曲率が小さい部位に対しては上記撚り量が小さくなるように調節する。【００１３】
第８の態様として、上記撚り手段は、曲面状の部位を形成する場合に、上記繊維束の繊維本数が多いほど撚り量が大きくなるように調節する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、３次元プリンティング装置は、繊維束の撚り量を調節可能な撚り調節部を備えている。したがって、曲面状の部位を成形する際に繊維束を撚ることにより、曲面の内側に配置される繊維と外側に配置される繊維との所要長さの差が解消することができ、フィラメントを湾曲させることにより生じる繊維の捩れを解消することができる。したがって、本発明によれば、繊維に樹脂を含浸させたフィラメントを用いる３次元プリンティング装置において、繊維の捩れによるフィラメントの変形を抑制し、設計通りの立体構造物を作製可能とすることができる。また、フィラメントを用いて撚り調節部を駆動させずに立体構造物を作成した際に、３次元プリンティング装置の内部のフィラメントに次第に蓄積される撚りを、撚り調節部によりフィラメントを撚ることで、解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る３次元プリンティング装置の全体構成図である。
【図２】本発明において形成されるフィラメントの形状を示す模式図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る３次元プリンティング装置の全体構成図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る３次元プリンティング装置の全体構成図である。
【図５】フィラメントに撚りが発生した場合の設定寸法と実寸法との比較を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明に係る３次元プリンティング装置の一実施形態について説明する。
【実施例１】
【００１７】
［第１実施形態］
本実施形態の３次元プリンティング装置は、樹脂（熱可塑性樹脂Ｐ）と強化繊維束Ｃを含む線状（糸状）のフィラメントＦを板状のプラットホームの上に連続的に配置することによって構造物を形成する装置である。具体的には、例えば、フィラメントＦを軟化状態でプラットホームに積層した後、固化させることによって、三次元構造物を形成する装置（３次元プリンティング装置）である。被吐出対象物としては、プラットホームの他に、積層されたフィラメントＦ（構造物）も含まれる。
構造物の原材料となるフィラメントＦは、例えば、ＰＬＡ樹脂（polylactic acid、ポリ乳酸）、ＡＢＳ樹脂、ナイロン樹脂などの熱可塑性樹脂Ｐに、炭素繊維やガラス繊維などの強化繊維束Ｃを含浸させ、線状に形成したものである。【００１８】
図１に示すように、３次元プリンティング装置１は、ケーシング２と、ケーシング２内に配置されたプラットホーム３と、プラットホーム３にフィラメントＦを供給するプリンタヘッド４と、制御装置５と、撚り調節部６（繊維束撚り機構）と、ボビン７と、プラットホーム駆動装置８と、ヘッダ駆動装置９と、を有している。図１において、矢印Ｚは鉛直方向（上下方向）を示し、矢印Ｘは水平方向の一方向を示し、矢印Ｙは水平方向であってＺ方向及びＸ方向に直交する方向を示している。【００１９】
ケーシング２は、少なくとも前面が開口された箱形状の筐体である。プラットホーム３は、ケーシング２の底面２ａと平行な矩形板である。プラットホーム３は、プリンタヘッド４の下方であって、ケーシング２の底部近傍に配置されている。プラットホーム３は、プラットホーム駆動装置８によって鉛直方向Ｚに上下移動可能に駆動される。また、プラットホーム３には、配置されたフィラメントＦを加熱するためのプラットホーム加熱装置（図示せず）が設けられている。換言すれば、プラットホーム３は、プラットホーム３上に配置されたフィラメントＦを加熱する機能を有している。【００２０】
プリンタヘッド４は、ヒータ４ａと、上側フィラメント引出装置４ｂ（引出手段）と、切断装置４ｃと、下側フィラメント引出装置４ｄ（引出手段）と、押付ローラ４ｅ（押付手段）とを有している。また、プリンタヘッド４には、強化繊維束Ｃが通る繊維通路Ｒ１と、熱可塑性樹脂Ｐが通る樹脂通路Ｒ２と、繊維通路Ｒ１及び樹脂通路Ｒ２と接続され、加熱されることにより熱可塑性樹脂Ｐが強化繊維束Ｃに含浸される含浸通路Ｒ３とが形成されている。【００２１】
ヒータ４ａは、含浸通路Ｒ３の通路側方に設けられ、含浸通路Ｒ３内の熱可塑性樹脂Ｐを加熱することにより溶融させている。ヒータ４ａ及び含浸通路Ｒ３は、本発明における含浸手段を構成している。上側フィラメント引出装置４ｂは、２つのローラにより構成され、熱可塑性樹脂Ｐが含浸されたフィラメントＦを挟み込んでＺ方向下側に向けて送り出す。切断装置４ｃは、上側フィラメント引出装置４ｂの下方に設けられ、引き出されたフィラメントＦを任意の位置で切断する装置である。下側フィラメント引出装置４ｄは、切断装置４ｃの下方に設けられ、２つのローラにより構成されており、フィラメントＦをプラットホーム３に向けて送り出す装置である。押付ローラ４ｅは、ヒータを内蔵し、吐出されたフィラメントＦを加熱しつつ、プラットホーム３に向けて押し付けるローラである。【００２２】
制御装置５は、プリンタヘッド４、及びプラットホーム３の制御を行うコンピュータである。具体的には、制御装置５は、プリンタヘッド４などを制御する制御プログラムや、構造物の３Ｄデータなどを記憶する記憶装置や、制御プログラムを実行するためのプロセッサを有する装置である。【００２３】
撚り調節部６は、ボビン７のうち、後述する繊維ボビン７ａにおいて、強化繊維束Ｃに対して撚りを形成させる装置である。撚り調節部６は、例えば、繊維ボビン７ａをＺ方向に沿う回転軸で回転させることで、強化繊維束Ｃに撚りを形成させる。また、撚り調節部６は、制御装置５からの指示に基づいて、撚りの有無及び撚り量を調節することが可能である。具体的には、撚り調節部６は、制御装置５に制御されることにより、プラットホーム３において湾曲する部分に発生する繊維の撚れを解消するように繊維ボビン７ａを回転させる。【００２４】
ボビン７は、強化繊維束Ｃが巻回された繊維ボビン７ａ（繊維束用ボビン）と、熱可塑性樹脂Ｐが巻回された樹脂ボビン７ｂとにより構成されている。また、ボビン７は、不図示の回転機構によりＸ方向に沿う回転軸で回転され、巻回された強化繊維束Ｃ及び熱可塑性樹脂ＰをＺ方向下側へと垂下させている。強化繊維束Ｃ及び熱可塑性樹脂Ｐは、ボビン７からプリンタヘッド４へと供給される。これらのボビン７は、プリンタヘッド４と共に移動される。【００２５】
プラットホーム駆動装置８は、制御装置５からの指示に基づいて、プラットホーム３をＺ方向において移動させる装置である。ヘッダ駆動装置９は、制御装置５からの指示に基づいて、プリンタヘッド４をＸ方向及びＹ方向へと移動させる装置である。ヘッダ駆動装置９は、プリンタヘッド４をプラットホーム３と平行な面上に沿う第一方向（Ｘ軸方向）に移動させるＸ軸駆動装置９ａと、プリンタヘッド４をプラットホーム３と平行な面上に沿う第一方向と直交する第二方向（Ｙ軸方向）に移動させるＹ軸駆動装置９ｂと、から構成されている。Ｘ軸駆動装置９ａとＹ軸駆動装置９ｂとは、例えば、ステッピングモータと、ボールねじなどの直動機構を組み合わせた、所定の駆動装置を用いることができる。【００２６】
このような本実施形態における３次元プリンティング装置１が駆動されると、繊維ボビン７ａ及び樹脂ボビン７ｂが回転され、繊維通路Ｒ１及び樹脂通路Ｒ２へと強化繊維束Ｃ及び熱可塑性樹脂Ｐが供給される。熱可塑性樹脂Ｐは、ヒータ４ａにより溶融され、強化繊維束Ｃに含浸されることで、フィラメントＦとなる。さらに、フィラメントＦは、上側フィラメント引出装置４ｂ及び下側フィラメント引出装置４ｄにより、Ｚ方向下側へと搬送され、プラットホーム３上へと到達する。そして、フィラメントＦは、押付ローラ４ｅによりプラットホーム３またはプラットホーム３に積層されたフィラメントＦに対して押し付けられることで、内部の気泡が潰される。また、吐出されたフィラメントＦがプラットホーム３に積層されたフィラメントＦに対して押し付けられる場合には、押付ローラ４ｅにより互いに押し付けられることで、フィラメントＦ同士が密着させられる。なお、設計形状を記憶する制御装置５は、プラットホーム駆動装置８及びヘッダ駆動装置９を駆動させることによりフィラメントＦが設計形状に沿って積層されるように、プラットホーム３及びプリンタヘッド４を適宜移動させる。【００２７】
また、曲面を形成する場合には、制御装置５が撚り調節部６に指示することにより、繊維ボビン７ａから供給される強化繊維束Ｃに撚りが加えられる。そして、撚りが加えられた強化繊維束Ｃに熱可塑性樹脂Ｐが含浸されたフィラメントＦは、図２に示すように、設計形状に沿って湾曲して配置される。これにより、曲面状の部位における内側と外側との曲率の違いに基づく所要長さの差を解消することができ、フィラメントＦを湾曲させることにより生じる繊維の捩れを解消することができる。したがって、強化繊維束Ｃに熱可塑性樹脂Ｐを含浸させたフィラメントＦを用いる３次元プリンティング装置１において、繊維の捩れによるフィラメントＦの変形を抑制し、設計通りの立体構造物を作製可能とすることができる。また、撚り調節部６を駆動させずに立体構造物を作成する際に、３次元プリンティング装置１の内部においてフィラメントＦのねじれが次第に蓄積される場合がある。このような場合に、撚り調節部６によりフィラメントＦを撚ることで、解消することができる。【００２８】
なお、曲面状の部位と平面状の部位とが連続する設計形状の場合には、曲面状の部位を形成する強化繊維束Ｃの部位のみに撚りを加え、平面状の部位を形成する際には強化繊維束Ｃはストレートな状態とする。これにより、成形された立体構造物は、曲面状の部位のみにおいて強化繊維束Ｃに撚りが加えられた状態となり、平面状の部位では強化繊維束Ｃが直線状とされることで強度を保持することができる。また、制御装置５は、設計形状に基づいて、曲率の大きい部位については撚り量を大きい繊維束、すなわち多く撚りが加えられた繊維束を供給させ、曲率の小さい部位については撚り量の小さい繊維束を供給させることができる。【００２９】
また、本実施形態によれば、撚った状態の強化繊維束Ｃに対して熱可塑性樹脂Ｐを含浸させる。このため、溶融した熱可塑性樹脂Ｐは、強化繊維束Ｃに絡みやすくなり、強化繊維束Ｃに含浸しやすくなる。【００３０】
さらに、本実施形態によれば、上側フィラメント引出装置４ｂ及び下側フィラメント引出装置４ｄにより、含浸通路Ｒ３の下側でフィラメントＦを引き出している。これにより、本実施形態の３次元プリンティング装置１は、フィラメントＦを吐出するための吐出ノズルを不要とし、フィラメントＦが吐出ノズルに詰まることがない。また、３次元プリンティング装置１は、押付ローラ４ｅを備えることにより、成形された立体構造物に気泡が混入することを防止すると共に、積層されるフィラメントＦ同士を密着させることができる。【００３１】
また、本実施形態においては、撚り調節部６は、繊維ボビン７ａをＺ方向に沿う回転軸で回転させることにより、強化繊維束Ｃに撚りを加えている。したがって、３次元プリンティング装置１は、複雑な構成を設けることなく強化繊維束Ｃの撚りを調節することができる。【００３２】
［第２実施形態］
次に、上記第１実施形態の変形例を第２実施形態として説明する。なお、第１実施形態と同一の機能を有する構成については、符号を同一としている。【００３３】
本実施形態における３次元プリンティング装置１は、図３に示すように、繊維ボビン７ａを回転させる撚り調節部６を有さず、含浸手段から排出されたフィラメントＦに撚りを加える構成とされている。具体的には、プリンタヘッド４は、下側フィラメント引出装置４ｄの下方にさらに搬送ローラ４ｆを有している。また、３次元プリンティング装置１には、上側フィラメント引出装置４ｂ及び搬送ローラ４ｆをＺ方向に沿う回転軸で回転可能とする撚り調節部６Ａ（フィラメント撚り機構）が設けられている。なお、下側フィラメント引出装置４ｄは、上側フィラメント引出装置４ｂ及び搬送ローラ４ｆが回転される際に固定された状態を保持している。また、上側フィラメント引出装置４ｂの周囲にはヒータが設けられ、フィラメントＦが加熱されるものとしてもよい。【００３４】
このような本実施形態における３次元プリンティング装置１は、強化繊維束Ｃに熱可塑性樹脂Ｐが含浸された状態において、上側フィラメント引出装置４ｂ及び搬送ローラ４ｆがＺ方向に沿う回転軸で互いに反対方向に回転されることにより、上側フィラメント引出装置４ｂと搬送ローラ４ｆとの間においてフィラメントＦに撚りが形成される。【００３５】
撚りが加えられたフィラメントＦは、図２に示すように、設計形状に沿って湾曲させて配置される。これにより、曲面状の部位における内側と外側との曲率の違いに基づく所要長さの差を解消することができ、フィラメントＦを湾曲させることにより生じる繊維の捩れを解消することができる。したがって、強化繊維束Ｃに熱可塑性樹脂Ｐを含浸させたフィラメントＦを用いる３次元プリンティング装置１において、繊維の捩れによるフィラメントＦの変形を抑制し、設計通りの立体構造物を作製可能とすることができる。【００３６】
また、フィラメントＦに撚りを加えることにより、熱可塑性樹脂Ｐが移動して均一となることで、強化繊維束Ｃに熱可塑性樹脂Ｐが含浸される際に発生した含浸不良が改善する効果が得られる。【００３７】
［第３実施形態］
次に、上記第１実施形態の別の変形例を第３実施形態として説明する。なお、第１実施形態と同一の機能を有する構成については、符号を同一としている。【００３８】
図４は、本実施形態における３次元プリンティング装置においては、図４に示すように、上側フィラメント引出装置４ｂ、下側フィラメント引出装置４ｄ及び撚り調節部６を備えておらず、プリンタヘッド４に不図示の回転機構が設けられる構成とされる。これにより、プリンタヘッド４が回転することで、フィラメントＦが撚られた状態でプリンタヘッド４より吐出される。したがって、プリンタヘッド４が本発明における撚り手段に相当する。【００３９】
このような構成とすることにより、小型の３次元プリンティング装置であり、撚り調節装置等を設けることが困難な場合でも、フィラメントＦに撚りを形成することが可能である。【００４０】
また、図５は、従来の３次元プリンティング装置を用いて環形状を形成する際の設定形状の半径（設定半径）に対する正確度と、強化繊維束Ｃの繊維本数との相関を示すグラフである。なお、正確度は、設定半径に対する実際に形成された環形状の半径（実半径）の割合（％）で示している。また、強化繊維束Ｃの繊維本数は、１Ｋが１０００本、４Ｋが４０００本、８Ｋが８０００本を示している。【００４１】
なお、図５のグラフに示すように、従来の３次元プリンティング装置では、設定半径が小さいほど、実半径の正確度が下がる傾向が見られる。また、強化繊維束Ｃの本数が多いほど、実半径の正確度が下がる傾向が見られる。上記の傾向は、設定半径が小さくなるほど、フィラメントＦの内径と外径との差による捩れが大きくなることを示している。【００４２】
したがって、本発明の３次元プリンティング装置１において、設定半径が小さいほど撚り量を大きくし、設定半径が大きいほど撚り量を小さくすることで、フィラメントＦの捩れを防止でき、より正確な３次元プリントが可能となる。例えば、曲率半径ｒ［ｍ］の曲面をプリントする場合には、撚り量を１／ｒ［ｒａｄ／ｍ］と設定することが良い。【００４３】
さらに、本発明の３次元プリンティング装置１において、強化繊維束Ｃの本数が多いほど撚り量を大きくすることで、フィラメントＦの捩れを防止でき、より正確な３次元プリントが可能となる。【００４４】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。【００４５】
上記実施形態においては、撚り調節部６は、撚りの形成の有無及び撚り量の双方を調節可能としたが、本発明はこれに限定されない。撚り調節部６は、撚りの形成の有無のみを調節するものとしてもよい。【００４６】
上記実施形態においては、制御装置５は、設計形状に基づき、立体構造物の曲面状の部位について、強化繊維束ＣまたはフィラメントＦに撚りを加える構成を採用しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、フィラメントＦの撓みを検出するセンサが設けられ、制御装置５は、立体構造物の成形時において、フィラメントＦの撓みを検出した際に、フィラメントＦに撚りを加える構成とすることも可能である。【００４７】
また、上記実施形態においては、３次元プリンティング装置１は、熱可塑性樹脂Ｐを強化繊維束Ｃに含浸させてフィラメントＦを生成する工程を含むものとしたが、本発明はこれに限定されない。３次元プリンティング装置１は、予め熱可塑性樹脂Ｐが強化繊維束Ｃに含浸されて製造されたフィラメントＦを供給してもよい。この場合、３次元プリンティング装置１は、上記第２実施形態に示すように、フィラメントＦを加熱すると共に撚りを加えることで、フィラメントＦを撚ることができる。【００４８】
また、３次元プリンティング装置には、撚りが加えられた状態の強化繊維束ＣまたはフィラメントＦが供給されてもよい。３次元プリンティング装置の撚り手段は、撚りを解く方向または撚る方向に強化繊維束ＣまたはフィラメントＦを回転させることで、撚り量を調節する。この場合、曲面の多い形状を形成する際に、撚り量を調節する工程を容易にかつ素早く行うことができる。【００４９】
また、３次元プリンティング装置は、プラットホーム３を備えず、形成される形状の土台に対して水平でない状態で動作するものとしてもよい。さらに、３次元プリンティング装置１は、プリンタヘッド４を駆動させるためのロボットアームを備え、ロボットアームによりプリンタヘッドを移動させてもよい。この場合、ロボットアームは、プリンタヘッドを三次元方向に移動させることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明によれば、３次元プリンティング装置の内部のフィラメントに次第に蓄積される撚りを、撚り調節部によりフィラメントを撚ることで、解消することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１……３次元プリンティング装置
４……プリンタヘッド
４ａ……ヒータ
４ｂ……上側フィラメント引出装置
４ｃ……切断装置
４ｄ……下側フィラメント引出装置
４ｅ……押付ローラ
４ｆ……搬送ローラ
５……制御装置
６、６Ａ……撚り調節部
【図１】
2018151074.tif 000003
【図２】
2018151074.tif 000004
【図３】
2018151074.tif 000005
【図４】
2018151074.tif 000006
【図５】
2018151074.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月10日(2018.7.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維束に樹脂を含浸させた線状のフィラメントを連続して吐出可能な３次元プリンティング装置であって、
作成対象となる立体構造物の設計形状に基づいて前記フィラメントの全体の撚り量あるいは前記繊維束の撚り量を変更可能な撚り手段を備える３次元プリンティング装置。
【請求項２】
前記繊維束に前記樹脂を含浸させる含浸手段と、
前記含浸手段から前記フィラメントを引き出す引出手段と、
前記引出手段にて引き出された前記フィラメントを被吐出対象物に押し付ける押付手段と
を備える請求項１記載の３次元プリンティング装置。
【請求項３】
前記撚り手段は、前記含浸手段に供給される前の前記繊維束を撚る繊維束撚り機構である請求項２記載の３次元プリンティング装置。
【請求項４】
前記繊維束撚り機構は、前記含浸手段に供給される繊維束が巻回された繊維束用ボビンを回動させることにより前記繊維束を撚る請求項３記載の３次元プリンティング装置。
【請求項５】
前記撚り手段は、前記含浸手段から排出された前記フィラメントの全体を撚るフィラメント撚り機構である請求項２記載の３次元プリンティング装置。
【請求項６】
前記押付手段は、ヒータが内蔵されたローラである請求項２〜５のいずれか一項に記載の３次元プリンティング装置。
【請求項７】
前記撚り手段は、作成対象となる立体構造物の設計形状に基づいて、前記設計形状のうち曲率が大きい部位に対しては前記撚り量が大きくなるように調節し、前記設計形状のうち曲率が小さい部位に対しては前記撚り量が小さくなるように調節する請求項１〜５のいずれか一項に記載の３次元プリンティング装置。
【請求項８】
前記撚り手段は、作成対象となる立体構造物の設計形状に基づいて、前記設計形状のうち曲率が大きい部位に対しては前記撚り量が大きくなるように調節し、前記設計形状のうち曲率が小さい部位に対しては前記撚り量が小さくなるように調節する請求項６に記載の３次元プリンティング装置。
【請求項９】
前記撚り手段は、曲面状の部位を形成する場合に、前記繊維束の繊維本数が多いほど撚り量が大きくなるように調節する請求項１〜５のいずれか一項に記載の３次元プリンティング装置。
【請求項１０】
前記撚り手段は、曲面状の部位を形成する場合に、前記繊維束の繊維本数が多いほど撚り量が大きくなるように調節する請求項６に記載の３次元プリンティング装置。
【請求項１１】
前記撚り手段は、曲面状の部位を形成する場合に、前記繊維束の繊維本数が多いほど撚り量が大きくなるように調節する請求項７に記載の３次元プリンティング装置。
【請求項１２】
前記撚り手段は、曲面状の部位を形成する場合に、前記繊維束の繊維本数が多いほど撚り量が大きくなるように調節する請求項８に記載の３次元プリンティング装置。
【手続補正書】
【提出日】令和1年9月6日(2019.9.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維束に樹脂を含浸させた線状のフィラメントを連続して吐出可能な３次元プリンティング装置であって、
作成対象となる立体構造物の設計形状に基づいて前記フィラメントの全体の撚り量あるいは前記繊維束の撚り量を変更可能な撚り手段を備える３次元プリンティング装置。
【請求項２】
前記繊維束に前記樹脂を含浸させる含浸手段と、
前記含浸手段から前記フィラメントを引き出す引出手段と、
前記引出手段にて引き出された前記フィラメントを被吐出対象物に押し付ける押付手段と
を備える請求項１記載の３次元プリンティング装置。
【請求項３】
前記撚り手段は、前記含浸手段に供給される前の前記繊維束を撚る繊維束撚り機構である請求項２記載の３次元プリンティング装置。
【請求項４】
前記繊維束撚り機構は、前記含浸手段に供給される繊維束が巻回された繊維束用ボビンを回動させることにより前記繊維束を撚る請求項３記載の３次元プリンティング装置。
【請求項５】
前記撚り手段は、前記含浸手段から排出された前記フィラメントの全体を撚るフィラメント撚り機構である請求項２記載の３次元プリンティング装置。
【請求項６】
前記押付手段は、ヒータが内蔵されたローラである請求項２〜５のいずれか一項に記載の３次元プリンティング装置。
【請求項７】
前記撚り手段は、作成対象となる立体構造物の設計形状に基づいて、前記設計形状のうち曲率が大きい部位に対しては前記撚り量が大きくなるように調節し、前記設計形状のうち曲率が小さい部位に対しては前記撚り量が小さくなるように調節する請求項１〜５のいずれか一項に記載の３次元プリンティング装置。
【請求項８】
前記撚り手段は、作成対象となる立体構造物の設計形状に基づいて、前記設計形状のうち曲率が大きい部位に対しては前記撚り量が大きくなるように調節し、前記設計形状のうち曲率が小さい部位に対しては前記撚り量が小さくなるように調節する請求項６に記載の３次元プリンティング装置。
【請求項９】
前記撚り手段は、曲面状の部位を形成する場合に、前記繊維束の繊維本数が多いほど撚り量が大きくなるように調節する請求項１〜５のいずれか一項に記載の３次元プリンティング装置。
【請求項１０】
前記撚り手段は、曲面状の部位を形成する場合に、前記繊維束の繊維本数が多いほど撚り量が大きくなるように調節する請求項６に記載の３次元プリンティング装置。
【請求項１１】
前記撚り手段は、曲面状の部位を形成する場合に、前記繊維束の繊維本数が多いほど撚り量が大きくなるように調節する請求項７に記載の３次元プリンティング装置。
【請求項１２】
前記撚り手段は、曲面状の部位を形成する場合に、前記繊維束の繊維本数が多いほど撚り量が大きくなるように調節する請求項８に記載の３次元プリンティング装置。
【請求項１３】
撚りが加えられた状態の前記線状のフィラメントが供給され、
前記撚り手段は、撚りを解く方向または撚る方向に前記線状のフィラメントを回転させる請求項１記載の３次元プリンティング装置。
【国際調査報告】
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